元素化合物类试题的回归教材法

安徽 黎绍亮

元素化合物类试题的回归教材法

元素化合物类试题，主要是以金属、非金属元素单质及其化合物性质为载体，考查物质性质、应用(包括用途、实验和计算)及其对环境的影响。然而多数学生由于不能准确理解试题中的新信息，经常望难却步；同时，部分教师在教学指导时也常常采用一题一法，或者采用新知识扩充的形式破解，即教师自身不擅长总结规律、回归教材，因而其指导也就不能被学生很好地吸收消化直至模仿运用。本文介绍联想转化、分开联合、逐级展开、元素统领的回归教材方法，可以有效帮助解决此类问题。

一、联想转化法

联想转化法，就是要把试题中的新信息与教材中知识(或知识块)类比，然后进行信息加工、重组并解决问题。

【例1】ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂，还可用于除去水中的CN-离子，转化为2种无毒气体，请写出相应的离子方程式。

【破解回归之道】ClO2与CN-离子均不是教材中物质(或微粒)。因此，部分教师就直接以扩充新知识的形式破解，实则可以回归教材。

二、分开联合法

有一类试题的题干由多种情况组合而成，还有一类试题中的每个选项由多个命题组成。分开联合法，就是把这些试题中的多个命题、多种情况先分开，接着直接回归或类比教材中每个知识点进行逐一分析并判断，然后再联合起来综合判断。

【例2】下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是

( )

【答案】D

【破解回归之道】该试题中的每个选项由四种情况组合。每个选项中都有1～2个知识点不是教材中原有知识，要么从原知识点派生，要么类比原知识点，但都可以回归教材。

选项A，教材中没有用浓氨水和生石灰制取NH3的实验，无需扩展知识，只要首先类比教材中氨水(实际是一水合氨)易分解的化学性质，可以产生氨气。再利用生石灰与水反应是放热反应，结合氨气的溶解度极大，浓氨水中含有溶质较多、加热减小气体的溶解度等教材知识，即可以判断氨气的此种制备方法合理。然后结合教材中红色石蕊试纸遇到碱溶液变蓝、氨水显碱性等相关知识，从而可以得出结论NH3为碱性气体，命题均正确，不符合题意。选项B，教材中没有利用浓盐酸与浓硫酸制备氯化氢气体的实验，只要首先回到教材中浓盐酸的易挥发性、浓硫酸溶于水是放热过程、加热减小气体的溶解度等教材知识，可以判断氯化氢的此种制备方法合理。再结合pH试纸遇到酸性溶液变红、氯化氢溶于水形成盐酸，且溶液显酸性，从而可以得出结论HCl为酸性气体，命题均正确，不符合题意。选项C，结合教材知识，①浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2，②碘离子会与氯气反应生成碘(I2)，即体现氯气的氧化性，③碘(I2)遇到淀粉溶液变蓝。因此湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝可以用于检验生成的Cl2有氧化性，命题均正确，不符合题意。部分教师在实际的教学中，经常直接补充“湿润的淀粉碘化钾试纸遇到强氧化性试剂会变蓝”这样的知识点，且往往没有帮助学生细致分析其中蕴含的教材基本知识。所以这种教法虽然平时简单有效，但学生自己回归教材的能力并没有真正练就，更谈不上思维水平提升。选项D，亚硫酸钠与硫酸反应生成SO2，教材中没有这样的知识，必须类比实验室制取二氧化碳。再结合教材知识点——SO2使品红溶液褪色，体现SO2的漂白性，而不是还原性，命题不完全正确，即符合题意。

【例3】ClO2与Cl2都为黄绿色气体，且二者的氧化性相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某课外兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

(1)仪器D的名称是________。安装F中导管时，应选用图2中的________。

(2)打开B的活塞，A中开始发生反应且生成两种黄绿色气体，其中一种能被四氯化碳吸收。为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。

(3)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为________ ，在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是

。

(4)关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色无明显变化，则装置C的作用是________。

(5)写出A中的化学方程式：

。

(6)已知吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是________ ，原因是________________ 。

【破解回归之道】教材中有氯元素，但没有ClO2这种物质，更没有关于它的制备和性质(吸收、释放和应用)。而只有在平时经常做到回归教材，即熟知教材知识点，并善于进行类比，才能有效提高解答此类试题的能力。

剖析本题的关键就是要能分离开实验：A、B的组合类比实验室制取氢气，即为不加热条件下、利用氧化还原反应制取气体；装置C为装有固体吸收剂的干燥管，即为除杂装置，应为Cl2的吸收装置；单独D类比洗气反应装置，即为ClO2气体的吸收装置；D、E的组合类比于A、B的组合，即为不加热条件下、利用氧化还原反应制取气体；F装置类比氧化性气体(如氯气)的检验。

(1)根据仪器特征，仪器D的名称是锥形瓶；根据操作分析，F装置应是气体性质检验装置，即为洗气瓶，所以应长管进气，短管出气，选b。

(2)为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，则需要在单位时间内产生气体较少，类比实验室制取氯气，即滴加稀盐酸的速度宜慢不宜快。

(6)对比认识稳定剂吸收ClO2的效果，来源于教材中控制变量的对比方法：稳定剂Ⅰ快吸、快放，且吸收浓度大；稳定剂Ⅱ吸收浓度小，且可以缓慢释放ClO2。因此若能较长时间对水果保鲜，则应较长时间维持保鲜所需的浓度,即稳定剂Ⅱ好。

三、逐级展开法

对于元素单质及其化合物有关相对原子质量(或相对分子质量)、质量分数、物质的量浓度的计算，一定要运用教材中的基本公式逐级展开，然后再带入具体数据(包括字母)计算；对于元素单质及其化合物有关相对原子质量(或相对分子质量)、质量分数、物质的量浓度等的误差分析问题，同样要先从教材中的基本公式到推导公式，再带入部分数据或字母得到符合题意的定量公式，最后根据定量公式作误差分析。

【例4】某一兴趣小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。

需进行的操作有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B中滴加足量试剂；⑤检查气密性；⑥将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻；⑦将药品和水装入各仪器中；⑧连接好装置。

(1)上述操作的顺序是________(填序号)。

(2)记录C的液面位置时，除视线平视外，还应________ 。

(3)若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为________。

(4)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将________(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。

【破解回归之道】求算铝的相对原子质量，要么利用教材中化学方程式物质间的质量定比关系计算，要么通过教材中的摩尔质量定义公式计算；铝的质量分数误差分析，先从教材中的质量分数定义式入手，再代入字母进行数学定量分析。

四、元素统领法

元素化合物类的工艺流程图题，是一类考查学生核心素养的典型题，题中常常出现多种元素(包含教材中出现过的元素和未出现过的元素)、多种物质(包含教材中出现过的物质和未出现过的物质)以及关于这些物质的多种实验基本操作，解答它的高屋建瓴的方法是用元素统领法回归教材，即逐一对每种元素的对应物质或微粒进行判断。另外，对于教材中元素但不是教材中的物质或微粒，要参照重要的氧化还原反应原理或复分解反应原理等理解它的性质；对于不是教材中的元素的物质或微粒，要类比教材中常见元素的物质或微粒进行联想。

【例5】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式：________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________、________(写出两条)。

(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是________(化学式)。

(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后调节溶液的pH约为5，目的是

。

(4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。

(2)Fe3O4SiO2和CaSO4

(3)氧化溶液中的Fe2+除去溶液中的Al3+和Fe3+

(4)(七水)硫酸镁

【破解回归之道】试题有两个难以突破的点：一是出现了教材中未提及的B元素，故学生没有Mg2B2O5·H2O的性质和制备硼酸(H3BO3)方案对应知识块；二是元素较多，该工艺流程中出现四种金属元素(Mg、Fe、Ca、Al)和五种非金属元素(B、Si、H、O、S，其中S元素在硫酸浸出矿粉时引入)。

“笑气”的发现和作用

1800年的一天，英国化学家戴维在实验室中制得了一种气体，为了弄清楚这种气体的一些物理性质，他凑近瓶口闻了闻，突然大笑起来，使得在场的另一位同事觉得莫名其妙。这时戴维也让他的同事闻了一下，那人也大笑起来，于是，戴维便发现了“笑气”。

1844年某一天，有一位自称“化学魔术师”的人别出心裁地利用笑气做了一个广告：“明日上午九时在市政府大厅进行一场吸入笑气的公开表演，本人为公众准备了一些笑气，可以供20名志愿者使用，同时派8名大汉维持秩序，以防发生意外，望公众踊跃观看，在笑声中获得新奇感和得到精神上的满足。”

这个别致的广告张贴后，果然迎合了无数猎奇者的心理，人们争先恐后买票来看这场令人捧腹大笑的表演，当场就有20名志愿者上台。当他们吸入了笑气后，个个都哈哈大笑，有的还放声歌唱、手舞足蹈，做出各种稀奇古怪的动作，观众看了他们的样子，也个个笑得直不起腰来，大厅内一片混乱。当时有一名青年吸了笑气后，不仅大笑大叫，而且还身不由己地狂蹦乱跳，不顾8名大汉的阻挡，从高台上往下跳，结果大腿发生骨折，而那名青年却毫无痛苦的感觉，仍然大笑不止。

这时会场上有一名年轻的牙科医生，看到这名伤员毫无痛苦的情景，立即想到这种笑气不但能使人发笑，肯定还有麻醉镇痛的作用，不然这名青年腿骨折了怎么不感到疼痛呢？如果我用这种笑气来作为拔牙齿时的麻醉剂，一定也能取得同样效果。后来，那位牙科医生在为牙病患者拔除龋齿时也用笑气进行麻醉，果然牙病患者也毫无疼痛感觉。不过，使用剂量要掌握适当，否则会使患者狂笑不止，难以进行手术。

从此以后，笑气的功能在麻醉学史的领域里又创造了新的发展境地。

——转载自网络，有删改

安徽省阜阳市第五中学)